SALPÊTRE ET ACIDE NITRIQUE

SALPÊTRE

HISTORIQUE

Le salpêtre paraît avoir été inconnu aux anciens. Ce qu’ils appelaient nitrum était vraisemblablement constitué par des efflorescences de carbonate de soude naturel. Il semble que c’est eu Orieut que ce corps a d’abord été découvert. Au commencement du huitième siècle, Geber et Marcus Gærcus décrivirent sous le nom de sal petrœ un corps fusant sur les charbons ardents et qui est incontestablement notre salpêtre actuel. A une époque plus rapprochée, on crut, par analogie de provenance (efflorescence à la surface de certains sols) , que ce corps était une variété du nitrum des anciens, et nous le voyons désigné sous le nom de sal nitri dans les ouvrages de Raymond Lulle (treizième siècle) , et à'halinitrum dans ceux d’Agricola (seizième siècle). Depuis, on lui a appliqué improprement le nom de nitre.

On conserve, dans le langage courant, le nom de salpêtre au nitrate de potasse, tandis qu’on appelle salpêtre du Chili le nitrate de soude qui nous arrive maintenant en grande abondance de l’Amérique du Sud.

Une petite partie du salpêtre employé dans l’industrie provient de phénomènes naturels en activité permanente (salpêtre de l’Inde, nitrières naturelles ou artificielle) ; la majeure partie est retirée maintenant de gisements, dus à des causes qui ont depuis longtemps disparu. C’est le cas des gisements de salpêtre de l’Amérique méridionale.

Salpêtre du CMU. — Les principaux gisements de nitrate de soude exploités dans l’Amérique du Sud existent dans la province de Tarapaca (Pérou), entre 19“ et 21“ de latitude sud. Dans cette province règne un plateau désert {Pampa negra), limité à l’est par les Andes, à l’ouest par une chaîne littorale qui ne dépasse pas en moyenne 1700 mètres au-dessus du niveau de la mer. Cette chaîne est uniquement formée de granités, de porphyres et de trachytes. C’est sur son versant oriental que s’étendent les calicheras, immenses gisements de salpêtre qui régnent jusque dans la région des hauts plateaux au milieu d’un vrai désert, dépourvu de végétation, et recouvert de phonolithes plus ou moins volumineux. Ces gisements sont à une altitude moyenne de 1000 mètres. Ils sont plus riches dans la direction N. que vers le sud.

Le développement énorme qu’a pris au Pérou l’exploitation du salpêtre engagea à explorer le désert d'Atacama en Bolivie, où des conditions topographiques et géologiques analogues faisaient pressentir l’existence d’autres gisements. Ces recherches

im racYCi.oi’ÉDiE ciiimiq;:e.

amenèrent la (lécouverte des calicheras de Toco sur la riv<\ gauelio du rio Loa, et de Salinas sous le tropique du Capricorne, en 1875, et déterminèrent dans ces régions désertes la création de plusieurs centres industriels de grande importance. La carte (fîg. 155) montre la position des exploitations les plus considérables.

Il -semble que les gisements de Salinas ont dù être lessivés, en partie, soit par de fortes pluies, soit par des eaux descendant de la Cordillère, ainsi que 1 indiquent des brèches innombrables en forme d’entonnoir pratiquées dans la couche qui recouvre le caliche et le lit encore reconnaissable d’un cours d’eau, qui a dù couler autrefois des pampas de Salinas (120 kilomètres de la côte) jusqu’à une cuvette formée parle versant oriental des collines, à 24 kilomètres d’Antofogasta. Là les eaux salpètrées s'évaporèrent peu à peu, et formèrent le gisement iVel Carmen, reposant directement sur le porphyre, et recouvert d’une couche de sable de quelques centimètres d’épaisseur, qui a dù être apporté par les vents du S.-ü.

Vers 1876, la découverte de nouveaux gisements au Chili fit concevoir de grandes espérances, mais leur étude a montré qu’ils avaient une valeur assez faible. Les calicheras sont très étendues, mais leur puissance est généralement minime, ou bien, quand leur épaisseur augmente, la qualité du caliche diminue. On trouve le salpêtre, d’une façon presque continue, depuis les pentes qui entourent au sud la vallée de Cachiyuijal jusqu’au 24'^ degré. La composition chimique du caliche varie beaucoup avec le lieu d’origine. Depuis le sud de la vallée de Cachiyuyal jusqu’à 25° 35, la teneur moyenne est de 6 ou 7 p. 100 : le gisement n’est pas exploitable. Des pentes noi-d de cette vallée jusqu’aux va^cs pampas à’ Agitas Blancas, on trouve le caliche; il s’évanouit dans la direction du nord en même temps que’ son compagnon constant. Le sel marin est remplacé par le sulfate de soude et le sulfate de magnésie, mélangés à un sable feldspathique. Dans le sud de ce district se trouvent des gisements très vastes d’un sel parfaitement cristallisé, constitué par une combinaison de nitrate et de sulfate de soude, à laquelle M. Villanueva a donné le nom de nitro-glaubérite (2 NaO. SO° -f 5 Naü. AzO’ + 5 110) .

Tous ces gisements ne sont pas également exploitables ; ils ne peuvent l’être qu’à condition qu’on y trouve de l’eau et que la côte ne soit pas trop éloignée. Ces deux raisons ont limité, dans la province de Tarapaca, l’activité industrielle dans la région du centre que desservent les ports d'iquique et de Patillos. En Bolivie, les seuls gisements qui aient été l’objet de tentatives sérieuses sont ceux del Carmen et de Salinas, dont les communications sont assurées par le port d’Antofogasta (Chimba) ; ceux du Toco, quoique paraissant très riches, n’ont pas été encore sérieusement exploités.

L'étendue recouverte par les calicheras dans la seule province de Tarapaca dépasse 1 16 000 hectares. La production est naturellement très variable d’un point à l’autre, elle atteint en moyenne 15 kilogrammes par mètre carré.

L’industrie des nitrates a pris dans ces régions un essor rapide depuis que le nitrate de soude est employé dans la fabrication des produits chimiques à la place du salpêtre, et que la découverte des gisements de chlorure de potassium de Stassfürt et d’Anhalt lui assure un débouché des plus importants ; enfin la fiibrication des engrais composés en demande des quantités de plus en plus considérables. Ainsi rex]K)rtation qui, lors de la découverte en 1825 de ces gisements, atteignait à

grand peine l)5o tonnes, s’élevait en 1868 à 87,000 tonnes, et en 1874 a 280,000 tonnes.

La l’ecberche des gisements de nitrate ne nécessite pas de sondages, car ils se distinguent immédiatement par l’absence des pbonolithes qui recouvrent au contraire le reste des Pampas, et par la présence de pierres de petites dimensions presque juxtaposées.

Une fois un gisement découvert, il faut avant tout se préoccuper de la question de l’eau, qui est, comme nous l’avons dit, une condition capitale de l’exploitation : l’eau est presque toujours fournie par des nappes souterraines qui descendent des Andes, et régnent sous la Pampa à des profondeurs généralement considérables. Le manque d’eau empêche d’exploiter des gisements très riches d’ailleurs. Quant au combustible nécessaire à l’extraction, on le fait venir soit d’Angleterre, soit des mines de lignite du Chili.

Dans les différentes calicheras, le caliche se présente sous forme d’amas irréguliers, d’étendue généralement restreinte, mais qui couvrent parfois plusieurs hectares. La couche salpêtrée a une puissance qui varie de 0“,20 à 5 mètres mais qui en moyenne atteint 1 mètre. Généralement elle est recouverte d’une couche sableuse mince, puis d’une bande assez dure, cimentée par de l’argile, qui devient salifère dans le voisinage de la couche salpêtrée {castra). La costra a une puissance très variable; ainsi, dans les établissements de la province de Tarapaca, elle dépasse souvent une épaisseur de 1 mètre à 1“,50, tandis que, dans les gisements boliviens du Loa, l’épaisseur, qui ne dépasse pas 0“,40 en moyenne, se réduit parfois à 0'",05 ou 0"',10.

On trouve parfois deux couches superposées de caliche; dans ce cas la première est surtout riche en salpêtre, la seconde en sel marin ; en certains points le salpêtre fait complètement défaut. Le caliche repose habituellement sur une couche de sel ordinaire, plus rarement sur de la terre glaise (cora) très compact.

A l’ouest des calicheras existent de vastes dépôts de chlorure de sodium (salures) dont quelques-uns peuvent être comparés par leur importance à nos gisements européens de sel gemme. A l’est, et en général dans les pai'ties hautes, se rencontrent des gisements parfois très importants de borate de chaux et de boronatrocalcite, dont la formation paraît antérieure à celle du caliche, puisque celui-ci recouvre souvent le borate.

Le caliche et la costra qui le recouvre ont une dureté considérable, et rarement on peut en faire l’extraction autrement qu’à la mine.

On a reconnu plusieurs variétés de caliche que l’on rencontre parfois dans le même amas :

1“ caliche terreux cristallisé, abondant au Pérou, titrant de 20 à 50 pour 100;

2“ caliche terreux compact, fortement coloré, titrant de 40 à 45 pour 100;

5“ caliche jaune (azufrado) , riche en nitrate et coloré, par des iodates alcalins ;

4“ caliche blanc compact, titrant de 60 à 65 pour 100 ;

5“ caliche blanc cristallisé, assez rare, composé de nitrate presrpie pur.

Les variétés cristallines, colorées, se dissolvent avec facilité, tandis que les qualités compactes et riches en chlorure de sodium sont d’un traitement plus long.

Le tableau suivant donne les résultats de quelques analyses de caliches.

SALPÊTRE

Calichc.

Nitrate de soude .

lodate de soude .

lodure de sodium .

traces

Chlorure de sodium ....

Sulfate de soude .

Chlorure de potassium . . .

Chlorure de magnésium . .

Sulfate de magnésie ....

O.ol

Sulfate de chaux .

Carbonate de chaux .

Silice et oxyde de fer. . . .

Matières insolubles .

Eau .

a, analyse de Blakc.

b, caliche blanc, analyse de Macliattie.

c, caliche brun.

d, e, f, analyses de Y. L’Olivier sur des échantillons du Toco.

Les chiffres suivants, relatifs au calichc du Chili, sont extraits du rapport officiel de l’ingénieur du gouvernement chilien Villanueva.

a, 1''' Complex entre Taltal et Paposa. La couche atteint une puissance moyenne de 0“,5Q et une richesse moyenne de 52 p. 100 de salpêtre. Le sel brut est d’une couleur foncée.

b, Caliche contenant de la nitroglaubérite au S.-E. des mêmes gisements, à une centaine de kilomètres du port de Taltal.

c, 3® Complex. Gisements de Agitas Blancas (entre 24“ 6' et 24“ 20'). Leur puissance atteint l'“ à 1“50; ils contiennent de la thénardite et beaucoup de matières insolubles. A l’ouest de cette région on trouve du caliche titrant jusqu’à 28 p. 100 de nitrate dr soude et contenant même des couches, très minces il est vrai, de sel pur, d.

Hypothèse de Nbller sur la formation des gisements de salpêtre. — Laissant de ôté les théories qui rapportent la formation des immenses gisements dont nous venons de parler à l’action, sur des roches riches en silicate de soude, de l’acide nitrique formé par l’oxydation, directe de l’azote atmosphérique sous l’influence des décharges électriques, si fréquentes dans la région des Tropiques, Nôller, et plus

Nitrate de soude. .

tlldorure de. sodium Sulfate de soude c

29S ENXYCLOl'ÉDIE CHIMIQUE.

tard M. G. Langbein *, qui a eu longtemps l'occasion d’étudier le pays, cherchent l’origine du salpêtre dans la décomposition des varechs. On sait que la côte occidentale de l’Amérique du Sud est en voie de soulèvement constant, et l’étude des coquilles trouvées à de grandes hauteurs, ainsi que la disposition en terrasses des collines, témoignent que les montagnes du système de la Cordillère ont été formées à une époque relativement récente 11 semble donc que le plateau occupé par les gisements de salpêtre a dû former d’abord le fond d’une mer. La terre s’élevant peu à peu, et par saccades, et l’eau de mer se retirant par suite, les algues qui couvraient les collines sous-marines et leurs versants sont restées à sec, ou dans des étangs d’eau salée qui, ne trouvant plus de débouché, se sont . évaporés dans les vallons du haut plateau orientés du sud au nord. La matière azotée des algues, dans sa combustion lente sous l’influence de l’oxygène de l’air, s’oxyda en donnant de l’acide nitrique, et celui-ci trouva à se combiner avec les matières contenues dans l’eau salée. Plus tard, les eaux venant de la Cordillère peuvent avoir transporté les sels sur les plateaux inférieurs, où ils s’évaporèrent de nouveau, ce que semble indiquer la puissance sensiblement constante des dépôts qu’on y trouve, tandis que sur les points élevés, et sur les pentes, l’état du caliche est extrêmement variable. Be plus, tandis que le sel brut amené dans les bas plateaux par l’action répétée de l’eau est tendre et poreux, celui des gisements élevés est dense et dur, sa teneur en nitrate est plus élevée et on y trouve plus de combinaisons indurées de la potasse. Cette présence simultanée de l’iode et de la potasse vient à l’appui de l’hypothèse qui fait provenir le salpêtre de la décomposition des algues, toujours riches en iode et en potasse. D’autre part, on a voulu attribuer la formation du salpêtre à la combustion lente de grands gisements de guano, parce qu’on trouve accidentellement dans le caliche des lits minces de guano sentant fortement en ammoniaque. M. Langbein tient ce guano pour du varech en décomposition, qui s’est trouvé, par quelque cause, abrité contre l’action atmosphérique; il s’appuie sur ce qu’il a retrouvé, dans certains de ces lits de guano, dos restes de varechs assez bien conservés. On trouve bien aussi un peu de guano d’oiseaux, mais toujours dans les alluvions, ce qui lui assigne une origine postérieure.

Quant à l’origine des salares, M. V. L’Olivier % s’appuyant sur leur aspect, admet que pendant que les eaux mères déposaient le salpêtre qu’elles tenaient en solution, le sel marin forma aussi des croûtes qui se déposèrent au-dessus, mais qu’un mouvement sidjséqucnt du sol dessécha ces étangs salés en faisant écouler les eaux mères entraînant les croûtes de sel qui, s’accumulant contre le moindre obstacle, comme les glaçons dans nos cours d’eau, formèrent des salares inégaux, boursouflés et peu résistants.

Enfin, les eaux-mères, retenues dans d’autres dépressions, achevèrent de s’éva- ' porer, en donnant naissance à des salares compacts, unis et l'ésistants, plus riches en sel marin.

Postérieurement descendirent des Andes des courants d’eau qui recouvrirent d’alluvions ces premiers dépôts, et formèrent probablement la castra qui recouvre en quantité variable tous les gisements de caliche.